VDI VDE 2650 Blatt 4-2006 Requirements regarding self-monitoring and diagnosis in field instrumentation - Level measurement.pdf

1、ICS 17.060, 35.240.50 VDI/VDE-RICHTLINIEN August 2006 VEREIN DEUTSCHER INGENIEURE VERBAND DER ELEKTROTECHNIK ELEKTRONIK INFORMATIONSTECHNIK Anforderungen an Selbstberwachung und Diagnose in der Feldinstrumentierung Fllstandsmessung Requirements regarding self-monitoring and diagnosis in field instru

2、mentation Level measurement VDI/VDE 2650 Blatt 4 / Part 4 Ausg. deutsch/englisch Issue German/English Die deutsche Version dieser Richtlinie ist verbindlich. No guarantee can be given with respect to the English transla-tion. The German version of this guideline shall be taken as authoritative. VDI/

3、VDE-Gesellschaft Mess- und Automatisierungstechnik Fachausschuss berwachung und Diagnose von Sensorsystemen in der Verfahrenstechnik VDI/VDE-Handbuch Mess- und Automatisierungstechnik, Band 1: Verfahrenstechnisches Messen VDI/VDE-Handbuch Mess- und Automatisierungstechnik, Band 3: Automatisierungste

4、chnik Vervielfltigung auchfr innerbetrieblicheZwecke nichtgestattet/Reproduction evenfor internaluse notpermittedFrhere Ausgabe:11.04Entwurf, deutsch Formeredition: 11/04 Draft,inGerman onlyZubeziehen durch/ Available at Beuth Verlag GmbH, 10772 BerlinAlleRechte vorbehalten /AllrightsreservedVereinD

5、eutscherIngenieuree.V.,Dsseldorf 2006Inhalt Seite Contents Page Vorbemerkung. 2 1 Zweck und Geltungsbereich 2 2 Anwendungsspezifische Fehler und Fehl- zustnde von Fllstandsmessgerten 3 2.1 Schwimmer . 3 2.2 Verdrnger 3 2.3 Hydrostatische Messung und Einperlverfahren . 3 2.4 Wgung. 5 2.5 Vibrationsgr

6、enzstandgeber. 5 2.6 Drehflgelgrenzstandgeber 5 2.7 Lotmessung. 5 2.8 Konduktive Messung (kontinuierliche Messung und Grenzstandgeber). 7 2.9 Kapazitive Messung. 7 2.10 Thermischer Grenzstandgeber 7 2.11 Radiometrische Messung (kontinuier- liche Messung und Grenzstandgeber) . 9 2.12 Ultraschallmessu

7、ng durch den Gasraum 9 2.13 Ultraschallmessung durch die Flssigkeit bzw. Wand. 9 2.14 Radarstandmessung (freistrahlende Mikrowelle). 11 2.15 Standmessung mit gefhrter Mikrowelle (TDR). 11 2.16 Optischer Grenzstandgeber (Totalreflexion) 13 Schrifttum . 13 Preliminary note 2 1 Purpose and scope 2 2 Ap

8、plication-specific faults and fault con- ditions for level measurement devices 4 2.1 Float measurement 4 2.2 Displacer level measurement. 4 2.3 Hydrostatic level measurement and air bubble system 4 2.4 Weighing method . 6 2.5 Limit-level detection by vibrating fork 6 2.6 Limit-level detection by rot

9、ating paddle 6 2.7 Plumb bob level measurement. 6 2.8 Conductive level measurement (continu- ous measuring and level limit switch) 8 2.9 Capacitance level measurement. 8 2.10 Thermal level switch. 8 2.11 Radiometric measurement (continu- ous measuring and level limit switch) 10 2.12 Ultrasound measu

10、rement through gas filled space . 10 2.13 Ultrasound measurement through liquid or wall 10 2.14 Echosonographic measurement (freely radiating microwave) . 12 2.15 Level measurement by guided microwave (TDR). 12 2.16 Optoelectronic level switch (total reflection). 13 Bibliography 13 B55EB1B3E14C22109

11、E918E8EA43EDB30F09DCCB7EF86D9NormCD - Stand 2012-08 2 VDI/VDE 2650 Blatt 4 / Part 4 Alle Rechte vorbehalten Verein Deutscher Ingenieure e.V., Dsseldorf 2006 Vorbemerkung Die vorliegende Richtlinie ergnzt die Richtlinie VDI/VDE 2650 Blatt 1 fr Fllstandsmessver- fahren. Sie wurde erarbeitet vom Fachau

12、sschuss berwachung und Diagnose von Sensorsystemen in der Verfahrenstechnik“ der VDI/VDE-Gesellschaft Mess- und Automatisierungstechnik (GMA), dem NAMUR Arbeitskreis Durchfluss- messtechnik“ und von Mitgliedern der International Instrument Users Association (WIB). VDI/VDE 2650 Blatt 4 ist nur gltig

13、in Verbind-ung mit der Richtlinie VDI/VDE 2650 Blatt 1. Preliminary note This guideline supplements the guideline VDI/VDE 2650 Part 1 to cover level measurement methods. It was worked out by the technical committee ”Monitoring and Diagnosis of Sensor-Systems for Process Engineering“ of VDI/VDE Socie

14、ty for Measurement and Automatic Control (GMA), experts of the NAMUR working group Level Measurement” and members of the Inter-national Instrument Users Association (WIB). VDI/VDE 2650 Part 4 is only valid in context with the guideline VDI/VDE 2650 Part 1. 1 Zweck und Geltungsbereich VDI/VDE 2650 Bl

15、att 4 listet fr die genannten Fllstandsmessgerte die wichtigsten anwendungs-spezifischen Fehler und Fehlzustnde sowie deren Prioritt aus Sicht der Anwender auf. Die Angaben ber die Prioritt fr jeweils ein Messverfahren sind als relative Gewichtung zu verstehen und nicht zwischen den Messverfahren ve

16、rgleichbar. Prioritt 1 bedeutet wichtig, Prioritt 4 weniger wichtig. Unter anwendungsspezifischen Fehlern werden keine Gertefehler verstanden. Fehlzustnde bezeichnen Abweichungen von den geplanten Betriebszustnden. 1 Purpose and scope VDI/VDE 2650 Part 4 lists the most important application-specific

17、 faults and fault conditions for flow measurement devices and their priority from the users point of view. The priorities indicated for each measurement method are meant as rela-tive weightings. Priority 1 means often, Prior-ity 3 means rare. In this context application-specific faults may not be un

18、derstood as device failures. Fault conditions indicate deviations from the in-tended operating modes. B55EB1B3E14C22109E918E8EA43EDB30F09DCCB7EF86D9NormCD - Stand 2012-08Alle Rechte vorbehalten Verein Deutscher Ingenieure e.V., Dsseldorf 2006 VDI/VDE 2650 Blatt 4 / Part 4 3 2 Anwendungsspezifische F

19、ehler und Fehlzustnde von Fllstandsmessgerten 2.1 Schwimmer Anwendungsspezifischer Fehler oder Fehlzustand Prioritt Schwimmer ist blockiert, klebt am Fhrungsrohr oder im Fhrungskorb/-rohr, Blockierung durch magnetisierbare Stoffe 1 Schwimmer undicht/vollgelaufen (Korrosion, mechanische Beschdigung)

20、1 Schwimmer deformiert durch hohen Druck 1 Fehlfunktion wegen Dichtenderung oder falscher Schwimmerauslegung besonders bei Trennschichtmessung 1 Fehlfunktion durch Manipulation mittels externer Magnete 1 Verlieren der magnetischen Kopplung zwischen Schwimmer und Anzeige 2 berbeanspruchung durch mech

21、anische Vibration 2 Fhrungsrohr schrg eingebaut oder verbogen 2 Defekt an Reedschaltern oder Widerstnden 2 Messfehler durch Gasblasen/Belag auf Schwimmer (Schwimmer wird zu leicht/zu schwer) 2 Falsche Einstellung des Nullpunktes (Voreinstellma) 3 Fehlfunktion wegen magnetischer Felder (bei magnetisc

22、her bertragung) 3 2.2 Zustzliche Fehlermodi fr Verdrnger Anwendungsspezifischer Fehler oder Fehlzustand Prioritt nderung der Dichte des Gases oberhalb der Flssigkeit (Hochdruckanwendung) 1 Fehlanzeige durch Schwingungen aus der Anlage/Schlge in der Umgebung 1 Verdrnger teilweise im Gasraum bei Trenn

23、schichtmessungen 1 Verdrnger zu schwer/zu leicht (z. B. durch Anhaftungen/Gasblasen) 1 Fehlfunktion wegen Dichtenderung oder falscher Verdrngerauslegung 1 Verklebungen, Einfrieren des Torsionsrohres oder der Feder, Hemmung der Bewegung 1 Verdrnger pendelt frei (Medium stark bewegt) 2 Verdrngeraufhng

24、ung gebrochen, ausgehngt (Materialfehler, Korrosion) 2 Verdrnger sitzt fest (Medium fest, kristallisiert, gefroren, Verdrnger verbogen bei sehr langen Anordnungen) 2 Verdrnger zu leicht durch Korrosion 3 Verdrnger undicht/vollgelaufen (Korrosion, mechanische Beschdigung) 3 Bruch des Kraftsensors (me

25、chanische Beschdigung, berlast) 3 2.3 Hydrostatische Messung und Einperlverfahren Anwendungsspezifischer Fehler oder Fehlzustand Prioritt Sedimentierung auf dem Sensor bei waagerechtem Einbau 1 Dichtenderung 1 Falsche Einbauhhe/falscher Abgleich bei Differenzdruckaufnehmer mit Druckmittlern 1 Krista

26、llisation/Anbackung an der Membran 1 Impulsleitung verstopft, geflutet, teilentleert oder ohne Kondensatgef 1 Einfluss des Behlterinnendrucks bei reiner Bodendruckmessung 1 Temperatureinfluss bei Druckmittler 1 Wasserstoffdiffusion durch die Membran in in die Druckmittlerflssigkeit oder in die Messz

27、elle 1 Fehlendes Einperlgas/Undichtigkeit der Zuleitung des Einperlgases 1 Verstopftes Rohrende der Einperlleitung 1 Membranbruch, -deformation, -korrosion 2 Ausgasungen in der Druckmittlerflssigkeit bei Vakuum, hoher Temperatur 2 Druckanstieg bei Ablsung der Gasblasen (nicht abgeschrgtes Rohrende d

28、er Einperlleitung) 2 berlastung des Druckaufnehmers durch statischen Druck des Einperlgases bei Nullpunktprfung oder Verstopfung 2 Zu hoher Perlgasdurchfluss 3 B55EB1B3E14C22109E918E8EA43EDB30F09DCCB7EF86D9NormCD - Stand 2012-08 4 VDI/VDE 2650 Blatt 4 / Part 4 Alle Rechte vorbehalten Verein Deutsche

29、r Ingenieure e.V., Dsseldorf 2006 2 Application-specific faults and fault conditions for level measurement devices 2.1 Float measurement Application-specific fault or fault condition Priority Float blocked, stuck to tube or cage/tube, blocked by magnetizable materials 1 Float not tight/flooded (corr

30、osion, mechanical damage) 1 Deformation of float due to high pressure 1 Malfunction due to change of density or wrong dimensioning of float, especially in the case of interface measurement 1 Malfunction due to manipulation by external magnets 1 Loss of magnetic coupling between float and indicator 2

31、 Overloading by mechanical vibration 2 Guide tube mounted at the wrong angle or bent 2 Reed-switches or resistors defective 2 Measuring errors due to gas bubbles, fouling on float (float too light/too heavy) 2 Zero point set wrongly 3 Malfunction due to magnetic fields (in case of magnetic transmiss

32、ion) 3 2.2 Displacer level measurement Application-specific fault or fault condition Priority Change in gas density above the liquid (high pressure application) 1 False alarm caused by vibration from the plant/shocks in the surrounding area 1 Displacer partly in gas space when measuring interface 1

33、Displacer too heavy/too light (e. g. due to deposits/gas bubbles) 1 Malfunction due to change of density or displacer design error 1 Encrustation, freezing of torsion tube or spring, inhibited movement 1 Displacer swinging free (turbulence in medium) 2 Displacer hanger broken, detached (material fau

34、lt, corrosion) 2 Displacer stuck (medium has set, crystallized, frozen, displacer bent in long arrangement) 2 Displacer too light due to corrosion 3 Displacer leaky/flooded (corrosion, mechanical damage) 3 Force sensor broken (mechanical damage, overload) 3 2.3 Hydrostatic level measurement and air

35、bubble system Application-specific fault or fault condition Priority Sedimentation on sensor when installed horizontally 1 Change of density 1 Installed at wrong height/wrong adjustment in differential pressure sensors with remote seals 1 Crystallization/clogged membrane 1 Pulse line blocked, floode

36、d, partially emptied or with no condensate vessel 1 Influence of internal tank pressure in purely bottom pressure measurement 1 Influence of temperature in pressure transmitter. 1 Hydrogen diffusion through diaphragm into the remote seal fluid or into measuring cell 1 Absence of bubble gas/air bubbl

37、e feed line leaky 1 End of air-bubble feed line blocked 1 Diaphragm torn, deformed, corroded 2 Gas seepage into remote seal fluid under vacuum conditions or at high temperatures 2 Pressure increase at release of gas bubbles (tube end in air-bubble feed line not miter cut) 2 Pressure sensor overload

38、with static pressure of bubble gas during zero point checking or when clogged 2 Flow rate of bubble gas too high 3 B55EB1B3E14C22109E918E8EA43EDB30F09DCCB7EF86D9NormCD - Stand 2012-08Alle Rechte vorbehalten Verein Deutscher Ingenieure e.V., Dsseldorf 2006 VDI/VDE 2650 Blatt 4 / Part 4 5 2.4 Wgung An

39、wendungsspezifischer Fehler oder Fehlzustand Prioritt Nullpunktverschiebung, z. B. durch Eis, Staub, Schnee 1 Produkt-Anhaftungen im Behlter 1 Dichte verndert sich 1 Kraftnebenschluss (z. B. Fesselung, Rohre) 1 Krafteinleitung auermittig/ungleichmige Kraftverteilung (Schwerpunktslage nicht beachtet)

40、 2 Bewegung der Auflagepunkte durch Belastung/Wrmedehnung 2 berlastung einzelner Zellen, z. B. durch Rhrwerk oder Windkraft 2 Unterschiedliche Temperatureinfluss auf die Zellen 3 Schwerpunktsauswanderung durch unsymmetrische Behlterform bei Flssigkeitsmessung bei Einzellenlsung 3 Behlter nicht waage

41、recht durch unebenen Untergrund 3 2.5 Vibrationsgrenzstandgeber Anwendungsspezifischer Fehler oder Fehlzustand Prioritt Anhaftungen, Ablagerungen, Anbackungen, auch einseitig, Feststoffbelag bei Einstabschwinger 1 Schwinger blockiert, Brcken an der Gabel 1 Mechanische Deformation, Schwinger verbogen

42、, abgebrochen 1 Einbau im Totraum 1 Korrosion/Abrasion des Schwingers 2 Produkt hat zu geringes Schttgewicht (Hohlraum fr den Sensor, Sonde schlgt sich frei) 2 Dichte der Flssigkeit zu gering 2 Schaum (bei hoher Dichte) 2 Schwingungsrisse des Verlngerungsrohrs 2 Fremdvibration (Funktionsstrung) 2 Fu

43、nktionsstrung durch Resonanzen am Einbauort 3 2.6 Drehflgelgrenzstandgeber Anwendungsspezifischer Fehler oder Fehlzustand Prioritt Einbau im Totraum 1 Bewegung des Fllguts 2 Flgel schwergngig/blockiert (Verkleben/Verklemmen der Drehdurchfhrung) 2 Produkt hat zu geringes Schttgewicht (Hohlraum fr den

44、 Flgel; Fllgut, das sich wie Flssigkeit verhlt) 2 Flgel abgeschert 3 2.7 Lotmessung Anwendungsspezifischer Fehler oder Fehlzustand Prioritt Abrutschen des Lots auf Schttkegel 1 Lot abgerissen 1 Mechanik verschmutzt 1 Lot verschttet 1 Lot im Befllstrom 2 Pendeln des Lots 2 Produkt hat zu geringes Sch

45、ttgewicht (Einsinken des Lots) 2 B55EB1B3E14C22109E918E8EA43EDB30F09DCCB7EF86D9NormCD - Stand 2012-08 6 VDI/VDE 2650 Blatt 4 / Part 4 Alle Rechte vorbehalten Verein Deutscher Ingenieure e.V., Dsseldorf 2006 2.4 Weighing method Application-specific fault or fault condition Priority Zero point drift,

46、e. g. due to ice, dust, snow, subsequent installations 1 Build-up of product deposits in the tank 1 Change of density 1 Transmission of secondary forces (e. g. by tank restraint, pipes) 1 Application of force off-centre/uneven distribution of forces (centre of gravity ignored) 2 Movement of support

47、points due to load, thermal expansion, vibration 2 Overload of individual weighing cells by external mechanical effects (e. g. agitator, wind force) 2 Different influence of temperature on weighing cells 3 Horizontal migration of centre of gravity due to asymmetrical cross section of the tank in cas

48、e of single weighing cell liquid measurement 3 Tank not horizontal due to uneven ground 3 2.5 Limit-level detection by vibrating fork Application-specific fault or fault condition Priority Encrustation, deposits, caking on one or both forks, deposits of solids on single-rod sensors 1 Vibrating eleme

49、nt blocked, bridging between tines 1 Mechanical deformation, vibrator bent, broken off 1 Installation in dead space 1 Corrosion/abrasion of vibrating element 2 Bulk weight of product too low (sensor in hollow section, sensor breaks free) 2 Density of liquid too low 2 Foaming (in case of high density) 2 Vibration cracking in extension tube 2 Vibrations from an external source (malfunction) 2 Malfunction